[實用新型]一種數字隔離電壓采集裝置

有效

• 申請號: 201720415231.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN206618803U
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 曹力;倪大成;王飛;鄭良廣;陳浩;高潔;鄭華雄;任浩;顧忠輝
• 申請（專利權）人: 寧波中車時代傳感技術有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司33102
• 代理人: 張一平

技術領域

本實用新型涉及電氣設備監測領域，尤其涉及一種數字隔離電壓采集裝置。

背景技術

電壓是數控領域中電氣設備監測的重要參數，準確可靠穩定的電壓對維持電氣系統的正常運轉至關重要，如動車只有保持穩定的電壓才能穩定運行，地鐵只有在確保足夠穩定可靠的電壓下才能安全工作。現有技術中主要采用電壓傳感器對電氣設備相關電壓進行測量，而目前常用的電壓傳感器主要分為非隔離式和隔離式兩大類：

如專利申請1公開的一種非隔離式電壓傳感器，該非隔離式電壓傳感器包括等效電阻，該等效電阻一端連接非隔離型光伏并網逆變器的直流側，另一端通過導線穿過漏電流傳感器后接地，通過采集該等效電阻兩端的電壓壓降來計算加載在電壓傳感器兩端的電壓。

如專利申請2公開的一種隔離式電壓傳感器，該傳感器將變壓器的原邊第一輸入端接直流電壓、原邊第二輸入端接開關模塊，并由變壓器的副邊輸出采樣信號，即利用變壓器隔離特性將交流信號由采樣原邊耦合到次邊。

又如專利申請3公開的一種隔離運放采集電壓傳感器，該傳感器通過差分分壓電路降低輸入電壓并對分壓電路進行輸出阻抗匹配，并對輸入電壓進行隔離放大。

如專利申請1這類非隔離式電壓傳感器雖具有成本低、測量精度高、簡單可靠等特點，但其非隔離特性使得其不能勝任高壓測量應用，適用范圍受限；專利申請2這類類傳統隔離式電壓傳感器，雖能通過變壓器解決隔離問題，但由于變壓器的匹配頻率需根據設計要求而定，不能適應較大范圍的頻率變化，只能適用于如工頻50/60Hz信號采集這樣的固定頻率交流電壓采集領域；如專利申請3這類隔離運放采集電壓傳感器雖能很好的滿足直流和交流測量需要，能實現0-10kHz甚至更寬工頻的電壓采集功能，但受限于隔離運放本身的耐壓特性，當運放前后級電壓超過3kV時，容易出現擊穿現象。

專利申請1：申請號ZL201410232024.X，公開號CN103986192A，發明名稱《一種非隔離型光伏并網逆變器和光伏并網發電系統》；

專利申請2：申請號ZL200910215307.2，公開號CN102103157A，發明名稱《直流電壓隔離采樣裝置》；

專利申請3：申請號ZL201610016708.5，公開號CN105572453A，發明名稱《一種電壓采集電子傳感器裝置》。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述技術現狀而提供一種既能滿足交直流電壓采樣需要，又能滿足高壓隔離應用需求的采樣精度高且抗干擾能力強的數字隔離電壓采集裝置。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種數字隔離電壓采集裝置，包括：

電壓采樣模塊，用于將采樣的模擬輸入電壓轉換成數字數據；

轉換模塊，與所述電壓采樣模塊通信連接，配置為對所述數字數據進行編碼隔離，并形成所需頻帶的碼流；

解析模塊，配置為將所述碼流進行解碼抽樣并轉化成低速采樣數據；

處理模塊，設置于所述解析模塊后端，用于將所述低速采樣數據處理轉換成所需的輸出電流。

進一步的，所述轉換模塊包括編碼模塊、與所述編碼模塊連接的隔離模塊，所述編碼模塊配置為對所述數字數據進行編碼，得到轉換后的編碼數據；所述隔離模塊配置為對通過的所述編碼數據提供電隔離，輸出所需頻率的碼流，以此將隔離電壓提高到數字通訊可實現的水平，保證了數據的穩定性，提高了信號的抗干擾性。

進一步的，所述解析模塊包括解碼模塊和抽樣濾波模塊，所述解碼模塊對所述碼流進行解碼，得到兩路數字數據；所述抽樣濾波模塊配置為對所述兩路數字數據進行濾波抽樣并轉化成所述低速采樣數據。將碼流解碼成兩路數據，能保證數據的信噪比，并基于抽樣濾波，能有效濾除量化噪聲，保留輸入電壓的信號頻帶。

進一步的，所述編碼模塊為曼徹斯特編碼模塊，將所述數字數據編碼成曼徹斯特編碼，增加了信號的輸送比特率。

進一步的，所述隔離模塊為高頻變壓器，用于對所述編碼數據進行隔離篩選，以傳送中頻或高頻形式的信號，提高系統的電壓穩定性，且采用高頻變壓器能減小所需變壓器的尺寸，簡化了系統裝備。

進一步的，所述解碼模塊為CPLD部件，配置為將所述碼流解碼成時鐘信號和數據信號，進一步凈化了輸出的信號。

進一步的，所述電壓采樣模塊包括DELTA-SIGMA ADC采樣器中的調制部分，所述抽樣濾波模塊為數字抽樣/濾波器。